Ventilador de escritorio automático: 5 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Realizado por Tan Yong Ziab.

Este proyecto tiene como objetivo construir un ventilador automático simple que sea adecuado para uso en oficinas o estudios con el fin de reducir nuestra dependencia del aire acondicionado. Esto ayudaría a reducir la huella de carbono de una persona al proporcionar una forma de enfriamiento específico que puede encenderse y apagarse automáticamente, en lugar de depender de un aire acondicionado que consume mucha energía. Además, es lo suficientemente eficiente desde el punto de vista energético como para desconectarse de un banco de energía, lo que significa que es más portátil que las soluciones de ventiladores de escritorio similares y, al mismo tiempo, es más inteligente que los ventiladores de mano.

Suministros

Necesitarías:

1x Arduino UNO

1x tabla de striptease

Encabezados de apilamiento macho a hembra

Encabezados de clavija macho

Encabezados de clavija hembra

Cables de un solo núcleo (suficientes y de varios colores para facilitar la referencia)

1x interruptor SPDT

1x sensor ultrasónico HC-SR04

1x 3386 potenciómetro de 2 kilo ohmios

1x transistor de potencia TIP110

1x aspa de ventilador (se puede montar en el motor de su elección)

1x motor de 3V

Equipo de prueba, montaje y programación:

1x cortador de tablillas

1x multímetro digital (DMM)

1x tablero

1x pelacables

1x cortador de alambre

1x alicates

1x soldador

1x soporte de soldador

1x limpiador de puntas de soldador

Soldar (suficiente)

1x bomba desoldadora (mecha si se prefiere)

1x cualquier máquina capaz de ejecutar el IDE de Arduino

Arduino IDE, instalado en la máquina de su elección

Paso 1: prueba del hardware

En primer lugar, pruebe el hardware. Una placa de pruebas es inmensamente útil para esto, aunque también se pueden usar cables de puente cuando no hay una placa de pruebas disponible. Las imágenes muestran el proceso de prueba junto con una captura de pantalla de Tinkercad de cómo está cableado el circuito. No hay mucho que decir más allá de asegurarse de que sus componentes funcionen solos y trabajen juntos en un circuito de prueba simple. Un multímetro digital en esta etapa también es útil para verificar si sus componentes no están defectuosos.

Paso 2: construcción del circuito

A continuación, suelde el circuito. Debería tener su Arduino, stripboard y encabezados de apilamiento para este paso.

Alinee el stripboard y los encabezados con los encabezados del Arduino. Una vez que confirme que el espaciado es correcto, suelde los encabezados de apilamiento. Recuerda cortar los rastros donde no quieras pantalones cortos. Puede usar su DMM para verificar la continuidad entre el escudo y el propio Arduino. Cuando haya terminado sus comprobaciones de continuidad, comience a soldar las piezas.

Puede consultar el diagrama de Tinkercad anterior o el esquema de EAGLE y las imágenes del tablero que se muestran aquí para cablear el circuito.

El diseño de los componentes es tal que se puede minimizar la soldadura. Puede que no sea el más compacto, pero sería más fácil colocar los componentes en un escudo más grande.

En donde los encabezados hembra se encuentra el sensor ultrasónico en el tablero, ya puedo utilizar los pines GND, D13 y D12 para proporcionar GND, Echo y Trigger al sensor ultrasónico. Solo necesitaba cortar el rastro entre el cabezal hembra en el que se encuentra el sensor ultrasónico y el pin D11 para suministrar + 5V al sensor.

Del mismo modo, el potenciómetro se encuentra donde ya hay pines + 5V y GND, por lo que solo necesito cortar el rastro entre el limpiador del potenciómetro (es el pin del medio) y el segundo pin GND al que está adyacente para proporcionar mi configuración de velocidad analógica al pin A3 sin enviar la señal a GND, lo que anularía el punto de la entrada analógica.

El cabezal de ruptura del motor está posicionado de manera que pueda aprovechar dónde está el pin emisor del TIP110 y solo se necesitaría soldar la tierra del motor al que está cerca del sensor ultrasónico. Usé un conector Molex de 4 pines como mi cable de conexión, aunque cualquier cosa que encaje también está bien. Elige tu veneno, supongo.

La única excepción es el interruptor SPDT, que se coloca más lejos del borde de la placa para que el usuario pueda acceder a él una vez que se inserta el sensor ultrasónico en los conectores hembra.

La línea + 5V se comparte entre el sensor ultrasónico, el pin colector del TIP110 y el potenciómetro.

El pin de la base del TIP110 está conectado al pin 9 del Arduino a través del escudo. No dude en utilizar otros pines disponibles para el control PWM.

Nuevamente, su DMM es útil aquí para asegurarse de que haya conexiones donde debería haberlas y nada donde no las haya. Recuerde verificar si los componentes del escudo están conectados correctamente al Arduino mediante la realización de pruebas de continuidad entre las juntas de soldadura del Arduino y los componentes que desea probar.

Paso 3: Programación (y prueba de la programación) del circuito

Este paso es el menos divertido o el más frustrante de los pasos. El objetivo del programa es realizar lo siguiente:

1. Verifique la distancia

2. Si la distancia <umbral predeterminado, comience a enviar la señal PWM al motor según la entrada analógica del potenciómetro.

3. De lo contrario, detenga el motor configurando la señal PWM en 0

Ambos pasos 2 y 3 tienen un debug () en ellos que imprime la distancia ultrasónica y la entrada analógica detectada. Puede eliminarlo si lo desea.

Las variables "actualizar" y "max_dist" en el programa controlan cada una la tasa de sondeo y la distancia máxima de detección, respectivamente. Sintonice esto a su gusto.

El archivo se adjunta aquí.

Paso 4: armar todo

Si tienes el circuito comportándose como debe y has llegado a este paso, ¡enhorabuena! Este proyecto ahora puede funcionar por sí solo. En la imagen, puede ver que todo el circuito está alimentado por una batería a través de un conector Micro USB integrado y ya no está vinculado a su computadora portátil.

En esta etapa, puede modificar el circuito o, si se siente más aventurero, crear su propia versión de este.

Con el tiempo, espero poder, o intentar, fresar el PCB para este proyecto utilizando un enrutador CNC. Puede ver el diseño de PCB generado en la imagen de arriba

Paso 5: planes futuros y algunas notas

Con este proyecto terminado, algunas de las cosas más inmediatas que espero poder lograr con este proyecto en mi tiempo libre incluyen, pero no se limitan a:

- Un soporte real para el ventilador.

- Reduzca esto a un tamaño aún más compacto y autónomo; Probablemente necesitaría un Arduino Nano para esto

- Una solución de energía más apropiada, es decir, el banco de energía que ve en el paso anterior es demasiado grande para un diseño autónomo que acabo de mencionar.

Algunas notas (para mi yo futuro y cualquier alma que se aventure a través de Internet):

Puede notar que, si bien la lista de piezas requiere una placa Uno, la placa que ve a través de esta guía es cualquier cosa menos una Uno. Esta es en realidad una variante del Uno llamado SPEEEduino, que fue desarrollado en el Politécnico de Singapur por un grupo de estudiantes y su profesor supervisor. Funcionalmente es muy similar, excepto por adiciones como la entrada de solo energía Micro USB que ve impulsando el proyecto en el paso anterior e incluso tiene encabezados para conectar el módulo Wi-Fi ESP01. Puede obtener información sobre SPEEEduino aquí.